2021-2022学年高二物理竞赛课件：静电场习题（15张PPT）.pptx

静电场习题课件如图所示，一个捕蝶网在均匀电场如图所示，一个捕蝶网在均匀电场E中，网中，网面积为面积为S，网口是半径为，网口是半径为R的圆，的圆，E与网口平面成与网口平面成600角。求：穿过网的电通量。角。求：穿过网的电通量。nERS解：蝶网与网口所构成的闭合曲面内无电荷，解：蝶网与网口所构成的闭合曲面内无电荷，由高斯定理得由高斯定理得sEdS =0=网+口网=-口=-E S=-EScos=-23R2E处于空气中半径为处于空气中半径为1.0m的球形导体，能够带的球形导体，能够带有的最大电量是多少库仑？能达到的最高电势是有的最大电量是多少库仑？能达到的最高电势是多少伏特？已知空气的击穿场强为多少伏特？已知空气的击穿场强为3.0 106 Vm-1解：解：（1）设导体球所带最大电量为设导体球所带最大电量为Qm，空气，空气击穿电场为击穿电场为Em。Er21，所以导体表面附近先击穿，此时所以导体表面附近先击穿，此时QmEm=kR2Qm=Em R2k=3.310-4C（2）Um=kR=3.0 106 VQm（1）一点电荷）一点电荷q位于一边长为位于一边长为a的立方体中心，的立方体中心，试问通过立方体一个面的电通量是多少？试问通过立方体一个面的电通量是多少？（2）如果把这电荷移到立方体的一个角顶上，这）如果把这电荷移到立方体的一个角顶上，这时通过立方体每一个面的通量各是多少？时通过立方体每一个面的通量各是多少？解：解：（1）点电荷）点电荷q位于立方体中心时，通过立方位于立方体中心时，通过立方体每一面的电通量都相等，所以通过每一面的通体每一面的电通量都相等，所以通过每一面的通量为总通量的量为总通量的1/6。由高斯定理可得到总通量为由高斯定理可得到总通量为 sEdS=0q所以通过每一面的通量所以通过每一面的通量 l1=6 0q（2）当电荷移到立方体的一个顶角时，则组成电）当电荷移到立方体的一个顶角时，则组成电荷所在处顶角的三个面荷所在处顶角的三个面S1，S2和和S3上各点处的上各点处的E平平行与该面。（图行与该面。（图a）qS1S2S3（a）S1=S2=S3=sEdS=0对立方体的另外三个面对立方体的另外三个面S4，S5和和S6面通量相等，若面通量相等，若把该立方体处于另外七个同样的立方体之中，把该立方体处于另外七个同样的立方体之中，q电电荷位于荷位于8个立方体所组成的大立方体的中心个立方体所组成的大立方体的中心，显然，显然对大立方体的所构成的高斯面有对大立方体的所构成的高斯面有sEdS=0qq(b)则通过原小立方体的则通过原小立方体的S4，S5和和S6面的通量分别等于面的通量分别等于总通量的总通量的1/24。S4=S5=S6=24 0q靠近地球表面的场强为靠近地球表面的场强为130 N C-1，方向向下，方向向下，若此电场由地球的电荷产生，问地球的电荷是多若此电场由地球的电荷产生，问地球的电荷是多少？少？E=kR2Q解：解：Q=kR2 E=-130（6.4 106）29109=-5.9 105C如图所示，两块很大的平行平板如图所示，两块很大的平行平板A和和B，都均，都均匀带电，其电荷面密度分别为匀带电，其电荷面密度分别为+A和和+B，试求下，试求下列各处的场强。（列各处的场强。（1）两板之间，（）两板之间，（2）两板左侧，）两板左侧，（3）两板右侧。）两板右侧。ABEAEAEAEBEBEB解：由题意可知，解：由题意可知，A、B两板在空间两板在空间产生的场强分别如图所示。由于无产生的场强分别如图所示。由于无限大带电平板所产生的场强大小为限大带电平板所产生的场强大小为E=2 0若取向右为正方向，则若取向右为正方向，则（1）两板之间的场强为：）两板之间的场强为：E中=EA EB=2 01（A-B）A B，则向右；反之向左。则向右；反之向左。（2）E左=-EA-EB=-2 01（A+B）（3）E右=EA+EB=2 01（A+B）若上题中若上题中 A=-B时，上述各处的场强又如何？时，上述各处的场强又如何？解：若解：若 A=-B=时，时，（1）E中中=0（2）、（3）E左=E右=0此时场强只存在于两板之间，两板外侧的场强此时场强只存在于两板之间，两板外侧的场强为零。这种情况，相当于充了电的电容器。为零。这种情况，相当于充了电的电容器。一层厚度为一层厚度为0.5cm的无限大均匀带电板，其的无限大均匀带电板，其电荷体密度为电荷体密度为1.010-4Cm-3，求：（，求：（1）平板中）平板中央的电场强度。（央的电场强度。（2）平板内与其表面相距为）平板内与其表面相距为0.1cm处的电场强度（处的电场强度（3）平板外电场强度）平板外电场强度1）对称分布对称分布 E=0Bd1S1S2S2S1A.2）过板内考察点）过板内考察点A，作图示封闭的柱面作图示封闭的柱面S1为高为高斯面，则由高斯定理斯面，则由高斯定理方向垂直板面指向外方向垂直板面指向外解解：3）同样过板外考察点）同样过板外考察点B，作封闭的柱面，作封闭的柱面S2Bd1S1S2S2S1A.方向与方向与 2）相同）相同 点电荷点电荷q1 q2 q3 q4，电量均为，电量均为410-9C，分，分别位于正方形的四个顶点上，距正方形中心别位于正方形的四个顶点上，距正方形中心O点为点为5cm，试求：，试求：1）O点的场强和电势。点的场强和电势。2）将电量将电量q0=10-9C的点电荷从无穷远处移到的点电荷从无穷远处移到O点，点，电场力所作的功。电场力所作的功。3）在这一过程中电势能改）在这一过程中电势能改变了多少？变了多少？解：四个电荷在点产生场强如图所示解：四个电荷在点产生场强如图所示q2q3q1q4OE3E4E1E2 在直角三角形在直角三角形ABC的顶点的顶点A和和B上，分别上，分别有有q1=1.8 10-9C 和和 q2=-4.810-9C的点电荷的点电荷BC=0.04m,AC=0.03m 试求：试求：1）C点的场强点的场强 2）C点的电势点的电势+q1-q2ABE1EE2C 解：解：1）q1和和q2所产生的场所产生的场强分别为强分别为E1和和E2合场强为合场强为+q1-q2ABE1EE2C2）